Le vieillissement est souvent caractérisé par un débalancement métabolique pouvant mener à une redistribution de la graisse et à un déséquilibre de l'homéostasie du calcium. L'AMPK est un senseur important du métabolisme énergétique et joue un rôle dans l'adipogenèse. Une de ses kinases activatrices est la CaMKK qui est elle-même activée suite à une augmentation de la concentration intracellulaire de calcium. Dans cette étude, nous avons voulu déterminer le rôle de l'AMPK dans l'effet inhibiteur du calcium sur l'adipogenèse. Le traitement des cellules 3T3L1 avec une concentration élevée de calcium a provoqué la diminution de l'emmagasinage des graisses. Les cellules ont ensuite été traitées avec un inhibiteur et un activateur de l'AMPK, ce qui a permis de constater que l'effet du calcium n'était pas lié à l'activation de la kinase. La forte concentration de calcium n'a pas uniquement diminué l'adipogenèse, elle a aussi augmenté l'expression de marqueurs des ostéoblastes. De plus, l'expression de certains marqueurs des ostéoblastes était augmentée suite au traitement avec l'activateur de l'AMPK. Ces résultats montrent que le rôle de l'AMPK dans l'adipogenèse est indépendant de la concentration de calcium et que cette protéine pourrait jouer un rôle encore méconnu dans la différenciation des cellules osseuses.

L’obésité est maintenant reconnue comme présentant une inflammation chronique et est caractérisée par une augmentation de l’infiltration de macrophages dans le tissu adipeux. Cette infiltration est réflètée par l’activation du système du complément qui agit comme élément déclencheur et précurseur aux autres fonctions immunitaires. Le C5L2 (C5aR-like receptor 2) a récemment été identifié comme récepteur pour la protéine stimulant l’acylation (ASP) ainsi que pour le facteur inflammatoire C5a (capable quant à lui d’aussi se lier au C5aR). Cette thèse porte sur: (i) l’interaction entre C5L2 et C5aR suite à l’activation de ceux-ci par leurs ligands respectifs dans des lignées cellulaires adipocytaires (3T3-L1) et de macrophages (J774), (ii) la contribution du C5aR au métabolisme et à la réponse immunitaire d’adipocytes provenant de modèles murins et (iii) l’association entre C5L2 et C5aR avec des facteurs reliés à l’obésité chez l’humain. Les récepteurs C5L2 et C5aR s’associent entre-eux de façon constitutive en homo- et hétérodimères et l’ajout de ligand à des cultures d’adipocytes 3T3-L1 ou de macrophages J774 augmente cette colocalisation. Autant l’ASP que le C5a ont réussi à induire une réponse fonctionnelle chez des adipocytes primaires. Lorsque des adipocytes primaires provenaient de souris invalidées pour le C5aR, les effets d’un traitement avec C5a étaient perturbés tandis que les effets médiés par un traitement à l’ASP étaient maintenus. De plus, l’addition de C5a bloquait la signalisation et la réponse fonctionnelle causées par un traitement à l’ASP chez les adipocytes primaires provenant de souris C5aRKO et de type sauvage. Finalement, l’expression des gènes C5L2 et C5aR dans le tissu adipeux de femmes obèses morbides était associée avec une adiposité croissante. De façon interessante, les ratios ASP/C5L2 et C5L2/C5aR augmentaient de façon significative avec l’obésité abdominale. Lorsque pris ensemble, l’interaction fonctionelle, physiologique et la proximité physique des récepteurs C5L2 et C5aR chez les adipocytes suggèrent un rôle potentiel de ceux-ci sur l’immunométabolisme du tissu adipeux. De surcroit, cette interaction met en valeur les liens qui existent entre le tissu adipeux et les protéines et récepteurs du complément tout en démontrant comment une réponse excessive au niveau immuno-métabolique pourrait exacerber le développement du niveau d’adiposité chez l’individu. / From the convergence of metabolism and immune research has emerged a new research field, termed “Immunometabolism”. Obesity, an immunometabolic disease, is associated with a state of low-grade inflammation and is characterized by increased infiltration of macrophages into adipose tissue. Complement activation can act as an early trigger and precursor of other immune functions. C5aR-like receptor 2 (C5L2) has been identified as a receptor for Acylation Stimulating Protein (ASP) and the inflammatory factor C5a (which can also bind C5aR). This thesis sequentially evaluates (i) ligand-induced C5L2 and C5aR interaction in cultured 3T3-L1 adipocytes and J774 macrophages, (ii) the C5aR contribution in adipocyte metabolic and immune responses in mouse models, (iii) as well as C5L2 and C5aR association with obesity-related factors in humans. The immunometabolic receptors, C5L2 and C5aR, constitutively self-associate into homo-/heterodimers and ligand treatment of 3T3-L1 adipocytes and J774 macrophages increased their colocalization. Both C5a and ASP directly induced primary adipocyte signaling and function. However, in C5aRKO primary adipocytes, C5a effects were disrupted, while stimulatory effects of ASP were mostly maintained. Moreover, addition of C5a completely blocked ASP signaling and activity in both C5aRKO and WT primary adipocytes. Finally, C5L2 and C5aR expression in adipose tissue from morbidly obese women was associated with increased adiposity. Interestingly, ASP/C5L2 and C5L2/C5aR ratio markedly increased with abdominal obesity. Taken together, the closely linked physical, functional and physiological interaction between C5L2 and C5aR in adipocytes suggests a potential role in adipose tissue immunometabolism. This further highlights the important new links between adipose tissue and complement proteins/receptors and demonstrates how excessive immunometabolic responses may exacerbate adiposity.

La prévalence de l'obésité et de ses complications, qui touchent un large éventail de systèmes physiologiques, augmente rapidement et nécessite un effort collectif accru afin de diminuer son incidence et sa progression. D'après les données recueillies à partir d'une kyrielle d'études, il est proposé que la dysfonction du tissu adipeux est déterminante dans le développement de plusieurs maladies non transmissibles telles que le diabète de type 2, l'hypertension, la stéatose hépatique non alcoolique, certaines dyslipidémies et le cancer du sein. Bien qu'il soit documenté que l'obésité puisse favoriser le cancer par une myriade de mécanismes, y compris par une sécrétion hormonale altérée, les données sont peu nombreuses sur le lien entre la dérégulation locale du tissu adipeux non desmoplasique et les facteurs pronostiques du cancer du sein, dont le phénotype tumoral et individuel ainsi que les aspects comportementaux des individus. Les données sont peu exhaustives sur la quantité de stéroïdes présents dans les tissus adipeux en particulier leur rôle et leur pertinence physiologique, au-delà du lien bien connu entre l'expression et l'activité de l'aromatase et la production des œstrogènes. L'objectif global de cette thèse était de décrire la dysfonction du tissu adipeux, en particulier ses aspects hormonaux et inflammatoires dans le cancer du sein et dans l'obésité sévère. Afin de brosser un portrait plus exhaustif de la portée des altérations induites par l'obésité, les caractéristiques de la tumeur, les phénotypes d'adiposité et les marqueurs d'habitudes de vie ont été combinés à une évaluation morphologique, des marquages cellulaires in situ et des données d'expression génique, ce qui nous a permis de représenter de façon détaillée la dysfonction du tissu adipeux local. À ce titre, dans le cadre de cette thèse, une multitude de nouvelles méthodes pour décrire le dysfonctionnement du tissu adipeux in situ ont été développées. Tout d'abord, un protocole a été mis au point pour caractériser les marqueurs de dysfonction des tissus adipeux congelés instantanément par des techniques de coloration tissulaires et des approches basées sur la reconnaissance antigénique, ce qui permet de tirer profit des échantillons provenant des biobanques. Un nouveau profil d'analyse de stéroïdes par spectrométrie de masse en tandem couplée à la chromatographie liquide dans le tissu adipeux mammaire a été adapté en appliquant une approche innovante de dérivatisation pour le défi que représente la détection et la quantification des œstrogènes pertinents dans un contexte biologique. Notre profil a été élargi afin de caractériser plus en détail le métabolome stéroïdien dans les tissus adipeux sous-cutanés et viscéraux dans l'obésité sévère et après une perte de poids induite par la chirurgie bariatrique. Les résultats suggèrent que les caractéristiques du tissu adipeux mammaire local sont associées aux marqueurs pronostiques du cancer du sein, c'est-à-dire, les marqueurs associés au mode de vie, l'adiposité et les caractéristiques tumorales autant chez les femmes pré- que post-ménopausées. Les quantités d'hormones stéroïdiennes sont associées à la sévérité des lésions mammaires, tout comme l'inflammation, représentée par l'infiltration des cellules inflammatoires et l'hypertrophie adipocytaire. Une amélioration du profil stéroïdien après une perte de poids substantielle a également été observée, ce qui met l'accent sur la capacité d'adaptation du tissu adipeux. En somme, les résultats présentés dans cette thèse soulignent le rôle de la dérégulation hormonale dans le tissu adipeux qui joue probablement un rôle de premier plan dans l'obésité, dans les altérations associées à l'obésité et dans le cancer du sein et révèlent que la dysfonction du tissu adipeux n'est que partiellement renversée par la chirurgie bariatrique. / Obesity and its complications, which affect a wide array of organ systems, are rapidly increasing and require our increased collective efforts in order to limit its incidence and progression. Data gathered from a plethora of studies show that the dysfunction of adipose tissue is decisive for the development of several noncommunicable diseases, such as type 2 diabetes mellitus, hypertension, non-alcoholic fatty liver disease, certain dyslipidaemias, and breast cancer. Although it is well documented that obesity may foster cancer through a constellation of mechanisms, including detrimental hormonal secretion, data are scarce on the link between non-desmoplastic local adipose tissue dysregulation and breast cancer prognostic factors encompassing tumour and individual phenotypes along with behavioural aspects. There is also a scarcity of data concerning white adipose tissue steroid profile and its role in severe obesity and breast cancer. The physiological relevance of adipose tissue steroids beyond the aromatase and oestrogens nexus in the breast cancer paradigm remains largely unexplored. The overall objective of this thesis was to characterise adipose tissue dysfunction, in particular hormonal and inflammatory aspects of local adipose tissue in the context of both breast cancer and severe obesity. Tumour characteristics, adiposity phenotypes, and life style factors were assessed in order to paint a more complete picture of the roles of obesity-mediated alterations. Various techniques were applied to allow for a comprehensive assessment of local adipose tissue dysfunction. As such, in the framework of this thesis, new methods have been developed to describe adipose tissue dysfunction in situ. First, a protocol has been developed to characterise flash-frozen adipose tissue dysfunction markers by general staining and antibody recognition taking advantage of large biobanks. A new liquid chromatography-tandem mass spectrometry steroid profile has been tailored for breast adipose tissue by applying an innovative derivatisation approach for the complex detection and quantification of bioactive oestrogens. Our profile has been expanded in order to characterise in more intricate details the steroid metabolome in subcutaneous and visceral adipose tissues in severe obesity before and after surgery-induced weight loss. The results suggest that local breast adipose tissue features are associated with breast cancer prognostic markers, namely lifestyle, adiposity, and tumour features, in both pre- and postmenopausal women. Steroid hormone amounts were associated with the severity of the breast lesions as was inflammation, assessed by inflammatory cell infiltration and adipocyte hypertrophy. An improvement in steroid profile after substantial weight loss has also been observed which emphasises adipose tissue adaptability. Taken together, results displayed in this thesis underline the role of hormonal dysregulation in adipose tissue, which likely plays a significant role in obesity, obesity-associated alterations and in breast cancer, and unveil that adipose tissue dysfunction is only partially reversed by bariatric surgery.

L'obésité, particulièrement l'obésité abdominale, constitue l'un des principaux enjeux socioéconomiques majeurs des prochaines décennies avec l'accroissement de sa prévalence tant dans les pays industrialisés que ceux en développement et par les coûts en soins de santé reliés à ses comorbidités. Cette condition physique est multifactorielle, provenant tant de l'environnement que du comportement et de la génétique. Beaucoup de recherches ont été effectuées ces dernières années pour comprendre et traiter cette condition, cependant aucun traitement pharmacologique n'est parvenu à offrir des résultats satisfaisants pour contrer cette épidémie. Récemment, l'obésité fut caractérisée comme une condition inflammatoire chronique de faible ampleur avec une augmentation des niveaux circulants de cytokines pro-inflammatoires et une élévation de l'infiltration de macrophages dans le tissu adipeux. L'un des premiers mécanismes qui intervient dans l'inflammation est l'activation du système du complément. Ce dernier système est bien caractérisé pour ses implications dans l'immunité acquise et innée de l'organisme, cependant des études récentes suggèrent une dualité dans sa fonction dans le tissu adipeux. Outre ces rôles immunitaires, ce système aurait aussi des fonctions importantes dans le métabolisme énergétique et l'homéostasie de l'organisme. Le facteur le plus connu agissant sur le métabolisme, la protéine stimulant l'acylation ou ASP, est un dérivé de la voie alterne du système du complément qui stimule la synthèse des triglycérides dans le tissu adipeux et favorise le transport du glucose. Les travaux présentés dans cette thèse matérialisent de façon évidente la dualité de fonction du système du complément, spécifiquement la voie alterne. L'implication de l'ASP et de sa voie de signalisation dans l'inflammation chronique rencontrée en obésité ainsi que le rôle d'un nouveau médiateur dans le métabolisme lipidique, nous ouvrent la voie vers de nouvelles avenues de recherche pour comprendre et traiter l'obésité et les pathologies qui lui sont associées.

Les tissus adipeux ont été reconnus il y a longtemps comme des sites importants de transformation et d’action des hormones stéroïdiennes. Parmi ces hormones, les androgènes et les oestrogènes jouent un rôle important dans la régulation des fonctions du tissu adipeux comme l'accumulation de triglycérides, la lipolyse, la différenciation des préadipocytes et la prolifération cellulaire. La disponibilité de ces hormones est modulée par un groupe d’enzymes de conversion des stéroïdes qui n’ont pas été entièrement caractérisées dans les tissus adipeux humains. Objectif: Notre objectif était de caractériser les isoenzymes de la 5α-réductase de même que la 17β-hydroxystéroïd déshydrogénase (17β-HSD) de type 2 et leur association avec les mesures anthropométriques et/ou les marqueurs d'adiposité. Méthodes: Des tissus adipeux omental et sous-cutané ont été obtenus auprès d’hommes et/ou de femmes non-obèses et/ou obèses. L'expression des 5α-réductases et 17β-HSD type 2 ont été mesurées dans différents modèles de tissus adipeux. Des techniques d’immunohistochimie et d'imagerie confocale ont été utilisées pour localiser la 17β-HSD type 2 dans les tissus adipeux. Nous avons utilisé des inhibiteurs spécifiques à ces enzymes dans nos expériences. De plus, des cultures de cellules HEK-293 ont été utilisées pour tester les inhibiteurs des 5α-réductases. Résultats: Nous avons démontré que la dihydrotestostérone est formée principalement à partir de l'androsténedione (4-dione) et est responsable de la grande majorité de l’effet inhibiteur du 4-dione et de la testostérone sur l'adipogenèse. Les isoenzymes de la 5α-réductase jouent donc un rôle important dans la régulation de la différenciation des préadipocytes. Nos résultats indiquent également que la conversion de la testostérone et de l'estradiol en stéroïdes moins actifs tels que le 4-dione et l'estrone, respectivement, est effectuée par la 17β-HSD type 2 qui est localisée dans les vaisseaux sanguins des tissus adipeux des hommes et des femmes. Conclusion: Les 5α-réductases et la 17β-HSD type 2 modulent la disponibilité des hormones stéroïdiennes actives dans les tissus adipeux humains. Leur activité et/ou leur expression est associée aux mesures d’adiposité. Ceci supporte la notion d’un rôle possible de ces enzymes dans l'altération des dépôts graisseux via une modulation de la disponibilité des hormones stéroïdiennes actives. / Adipose tissue has long been recognized as a significant site for steroid hormone transformation and action. These hormones include androgens and estrogens, which play a pivotal role in the regulation of many adipose tissue functions including triglyceride accumulation, lipolysis, preadipocyte differentiation and proliferation. The availability of these hormones is regulated through a group of steroid hormone-converting enzymes that have not been fully characterized in adipose tissue. Our objective was to characterize steroid hormone-converting enzymes 5α-reductase and 17β-hydroxysteroid dehydrogenase (17β-HSD) type 2 and their involvement in the regulation of androgen and estrogen availability in abdominal adipose tissues of men and/or women, and define their association with anthropometric measurements or other adiposity markers. Methods: Omental (OM) and subcutaneous (SC) adipose tissues were obtained from non-obese and/or obese men and/or women. The expression of 5α-reductase and 17β-HSD type 2 isoenzyme was measured in various OM and SC tissue models. Immunohistochemistry and confocal imaging techniques were used to localize 17β-HSD type 2 in adiposes tissues. We used specific enzyme inhibitors in our experiments. In addition, HEK-293 cell cultures were used to test the 5α-reductase isoenzymes inhibitors. We also measured glycerol-3-phosphate dehydrogenase (G3PDH) activity with or without 5α-reductase inhibitors to assess the extent of preadipocyte differentiation. Results: Dihydrotestosterone is formed mainly through 4-androst-4-ene-3,17-dione (4-dione) and it is responsible for the vast majority of the inhibitory effect of 4-dione and testosterone on adipogenesis. 5α-reductase isoenzymes play an important role in the regulation of preadipocyte differentiation through modulation of androgenic activity. Our results also indicated that the conversion of testosterone and estradiol into less active steroids such as 4-dione and estrone, respectively, is caused by 17β-HSD type 2, which is localized in the blood vessels of adipose tissue in both men and women. No sex difference was detected in HSD17B2 mRNA expression. However, opposite correlations were found between 17β-HSD type 2/HSD17B2 mRNA expression and/or activity with age or adiposity measurements in both sexes. Conclusion: 5α-reductases and 17β-HSD type 2 have opposite actions on the availability of active steroid hormones in human OM and SC adipose tissues. The activity and/or the expression of these enzymes is associated with adiposity measurements. This supports a possible role of these enzymes in altering fat deposition through the modulation of active steroid hormone availability in adipose tissue.

Fibrose du tissu adipeux humain: relations avec l'élasticité du tissu, des changements de poids et les comorbiditiés de l'obésité.Contexte Le remodelage de la matrice extracellulaire (MEC), e.g. la fibrose, est une altération pathologique du tissu adipeux sous-cutané (TAsc) dans l'obésité. La fibrose du TAsc est associée aux troubles métaboliques et à la perte de poids à la chirurgie bariatrique (CB). Un outil non-invasif a été développé pour évaluer l'élasticité du TAsc (la VS) et son lien avec les comorbidités de l'obésité.Hypothèses 1) La VS associée aux troubles métaboliques prédit la perte de poids et les améliorations cardiométaboliques à la CB; 2) La VS est liée avec les collagènes et avec d'autres caractères du TAsc; 3) la VS change avec le remodelage de la MEC du TAsc durant la perte de poids; 4) le développement de l'outil évaluant la VS est utile dans la pratique clinique. Méthodes Une étude clinque a été réalisée chez plus de 100 obèses candidats à la CB, avec les mesures transcriptomique, histologique et secretomique in vitro et ex vivo pour évaluer des altérations du TAsc. La validation de l'outil a été aussi réalisée. Résultats 1) La VS est associée à la fibrose du TAsc, aux paramètres biocliniques, aux anomalies cardiométaboliques chez les obèses morbides; 2) La VS pré-CB prédit la perte de poids d'un an à la CB; 3) Le TAsc subit un remodelage majeur durant la perte de poids, en particulier une augmentation des collagènes qui est lié à une élévation de la dégradation des collagènes, à une diminution du pontage de la MEC, non à un changement détectable de la VS. Ces observations suggèrent une adaptation adéquate de la MEC du TAsc durant la perte de poids. Conlusion : L’exploration du remodelage du TAsc (e.g. la fibrose et la VS) est un intérêt principal dans cette maladie complexe. / Context Extracellular matrix (ECM) remodeling, e.g. fibrosis, is a hallmark pathological alteration of subcutaneous adipose tissue (scAT) in obesity. ScAT fibrosis associates with metabolic disorders and bariatric surgery (BS)-induced weight loss. ScAT fibrosis increases mechanical stress on adipocytes and induces fibro-inflammation. A non-invasive tool was recently developed to evaluate scAT stiffness, shear wave speed (SWS) and its link with obesity comorbidities. Hypotheses 1) SWS associates with metabolic disorders and predicts BS-induced weight loss and cardiometabolic improvements, 2) SWS is explained by collagen deposition and other structural features; 3) SWS changes with scAT ECM remodeling during weight loss; 4) developing a relevant tool to measure SWS is helpful in clinical practice.Methods We conducted a clinical study in more than 100 obese candidates for BS, combined with a series of in vitro and ex vivo transcriptomic, histological and secretomic measures of tissue alteration. Validation steps were realized to confirm the clinical use of the tool. Results 1) SWS associated with scAT fibrosis, various bioclinical parameters, cardiometabolic abnormalities at baseline in morbid obesity; 2) pre-BS SWS has a predictive role in one-year BS-induced weight loss; 3) scAT underwent major remodeling, particularly collagens accumulation, during BS-induced weight loss. This was related to increased collagen degradation, decreased cross-linking, but not with detectable change in SWS. These observations reflected an adequate ECM adaptation during fat mass loss. Conclusion Exploring scAT remodeling (e.g. fibrosis and stiffness) is of main interest in this complex disease.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2007-2008. / Les agonistes des récepteurs activés par les proliférateurs des peroxysomes-y (PPAR-y) sont utilisés en clinique pour le traitement de la résistance à l'insuline et du diabète de type 2. En plus de favoriser l'amélioration de la sensibilité à l'insuline, ces agonistes induisent de profondes modifications du métabolisme des lipides. Entre autres, ces composés augmentent l'accumulation des graisses dans le tissu adipeux blanc souscutané et diminuent leur accumulation dans le tissu adipeux blanc viscéral. Aussi, ces agonistes réduisent les triglycérides (TG) et les acides gras libres (AGL) circulants. Les mécanismes impliqués dans ces effets ne sont pas parfaitement élucidés. Les travaux décrits dans cette thèse montrent chez le rat que l'agonisme de PPAR-y augmente l'accumulation des graisses dans le tissu adipeux sous-cutané en augmentant la différenciation adipocytaire et l'expression/l'activité des déterminants métaboliques impliqués dans la captation et la rétention des lipides. Dans le tissu adipeux viscéral, ces déterminants n'ont pas été fortement affectés par le traitement. La dissipation de l'énergie et l'oxydation des lipides fut préférentiellement induite dans le tissu adipeux viscéral, contribuant ainsi à réduire l'accrétion des lipides dans ce tissu. Ces travaux montrent que l'augmentation de l'activité de la lipase lipoprotéique (LPL) dans le tissu adipeux sous-cutané et le tissu adipeux brun contribue fortement à l'augmentation de l'accumulation des graisses dans ces tissus et à la réduction de la triglycéridémie. Ces études soulignent le rôle majeur du tissu adipeux brun dans l'amélioration de la lipémie chez les rongeurs traités avec des agonistes PPAR-y. Bien que la LPL du tissu adipeux soit importante dans l'effet hypotriglycéridémiant des agonistes PPAR-y, les études décrites dans cet ouvrage montrent que sa présence n'est pas essentielle à cet effet. En absence de LPL, la réduction des AGL causée par l'augmentation de la rétention des lipides dans les tissus adipeux a réduit l'accumulation des lipides dans le foie, le potentiel de sécrétion des TG et la triglycéridémie. L'amélioration de l'effet antilipolytique de l'insuline et l'augmentation de l'expression des gènes impliqués dans l'estérification et le recyclage des acides gras dans le tissu adipeux ont contribué à réduire les AGL. Cette diminution s'est produite malgré le fait que l'agonisme de PPAR-y a augmenté le potentiel lipolytique du tissu adipeux en stimulant l'expression des lipases impliquées dans ce sentier métabolique. / Peroxisome proliferator-activated receptor-y (PPAR-y) agonists are used clinically for the treatment of insulin resistance and type 2 diabetes. In addition to improving insulin sensitivity, these agonists induce profound changes in lipid metabolism. Indeed, PPAR-y agonists increase lipid accumulation in subcutaneous fat and reduce lipid deposition in visceral fat. Concomitantly with these changes, PPAR-y agonism reduces circulating triglycerides (TG) and non-esterified free fatty acids (NEFA). The precise mechanisms involved in these effects are not known. The work presented in this thesis shows in rats that PPAR-y agonism increases lipid accumulation in subcutaneous fat by increasing adipocyte differentiation and the expression/activity of determinants of lipid uptake and retention. In visceral fat, these determinants were not strongly affected by the treatment. In this tissue, energy dissipation and lipid oxidation were preferentially increased, contributing to reduce fat accretion in visceral depots. We show here that PPAR-y agonists increased lipoprotein lipase (LPL) activity especially in subcutaneous and in brown adipose tissues and that this effect was strongly associated with the stimulation of fat accretion in these depots and with the reduction in circulating TG. This work underlies the major role of brown adipose tissue in the hypolipidemic effect of PPAR-y agonism in rodents. Although adipose tissue LPL is important for the reduction in circulating TG in PPAR-y agonist-treated animals, some observations indicate that LPL is not essential in this effect. In mice lacking LPL in fat and muscles, the stimulation of NEFA uptake and retention in adipose tissue reduced lipid accumulation in the liver, TG secretion potential and triglyceridemia. The improvement of insulin's anti-lipolytic action and the stimulation of the expression of genes involved in fatty acid esterification and recycling contributed to reduce circulating NEFA. This effect occurred even if PPAR-y agonism strongly increased the expression of the lipases involved in TG breakdown in adipose tissue.

L’obésité est en croissance rapide à l’échelle mondiale et représente un facteur de risque important pour plusieurs pathologies, dont la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA). Dans l’obésité, le tissu adipeux blanc (WAT) subi un remodelage pathologique caractérisé par le recrutement de macrophages pro-inflammatoires facilitant l’établissement de l’inflammation stérile systémique. Contrairement au WAT, les tissus adipeux brun (BAT) et beige (BgAT) participent à la thermogénèse, un processus qui libère de la chaleur en métabolisant les lipides. En raison de leurs potentiels effets physiologiques bénéfiques, le recrutement d’adipocytes et l’activation de ces types spécifiques de tissu adipeux (AT) ont fait l’objet de multiples recherches et débats. Malgré les avancées considérables dans le domaine, les mécanismes impliqués dans l’activation du BAT et du BgAT ainsi que les mécanismes impliqués dans le développement de l’obésité et leur contribution à des maladies comme la DMLA, restent mal définis. Dans un premier temps, nous avons développé le protocole RELi pour permettre une extraction et une quantification fiable des protéines du AT murin saturé en lipides. Notre protocole élimine les lipides contaminants en excès, réduit la variabilité du chargement de protéines pour le western blot et l’usage de gènes de ménage standards (Article #1). Ensuite, nous avons étudié l’inflammation au niveau du BAT dans un modèle d’obésité induite par l’alimentation. La délétion de la Neuropiline 1 (NRP1) chez les macrophages résidents du tissu adipeux (ATMs) a provoqué une diminution des densités de la vasculature et de l’innervation. De plus ces souris sont devenues plus sensibles à l’exposition au froid suggérant un rôle des ATMs-Nrp1+ dans la régulation de l’homéostasie du BAT et de la température corporelle (Article #2). Finalement, nous avons exploré l’axe BgAT-DMLA; plus spécifiquement son impact potentiel sur la néovascularization choroïdienne (CNV) en utilisant des approches in vivo et in vitro. Nous avons démontré que la délétion génétique de PRD1-BF1-RIZ1 homologous domain containing 16 (PRDM16), un gène impliqué dans la thermogénèse, conduit à une réduction de la CNV, et que la réintroduction d’AT-PRDM16+ exacerbe la formation de CNV pathologique. Le traitement d’explants de choroïde avec du milieu conditionné par des adipocytes-PRDM16+ augmente la croissance des vaisseaux sanguins. Ensemble, les données suggèrent un rôle sécrétoire potentiel pour le BgAT-PRDM16+ capable d’influencer la formation distale de CNV qui pourrait être pertinente pour la DMLA (Article #3). Les travaux présentés dans cette thèse établissent les bases d’un protocole permettant l’obtention de résultats reproductibles dans l’étude du AT, soulignent l’importance des ATMs- Nrp1+ dans la régulation de l’homéostasie du BAT et explorent pour la première fois l’implication du BgAT-PRDM16+ chez la DMLA neovasculaire. Ce travail établit les bases de la compréhension des mécanismes moléculaires reliant la régulation du AT thermogénique et les pathologies caractérisées par un excès de gras. Ce travail souligne également l’importance d’évaluer l’activation du BgAT chez les patients atteints de la DMLA. / Obesity is rapidly growing worldwide and represents a significant risk factor to several pathologies, including age-related macular degeneration (AMD). In obesity, the white adipose tissue (WAT) undergoes a strong remodeling characterized by the recruitment of pro- inflammatory macrophages, facilitating low-grade chronic inflammation. Unlike WAT, brown (BAT) and beige (BgAT) adipose tissues participate in thermogenesis, a process that releases heat by metabolizing lipids. Due to the likely beneficial physiological effects of BAT and BgAT, the recruitment of adipocytes and activation of these specific types of adipose tissue (AT) has been the subject of much research and debate. Despite considerable advances in the field, the mechanisms involved in BAT- and BgAT-activation as well as mechanisms involved in the development of obesity and their contribution to diseases such as AMD, remain ill-defined. First, we developed the RELi protocol to allow a reliable extraction and quantification of proteins from murine AT saturated with lipids. Our protocol eliminates excess contaminating lipids, reduces the variability of protein loading in Western blot and stabilizes expression of housekeeping genes (Article #1). Next, we investigated the inflammatory component of BAT in a diet-induced obesity model. The deletion of NRP1 in resident adipose tissue macrophages (ATMs) led to the expansion of the BAT and affected the densities of the vasculature and the innervation. Moreover, these mice became more sensitive to cold exposure, suggesting a role of ATMs-Nrp1+ in the regulation of BAT homeostasis and body temperature (Article #2). Lastly, we explored the axis of BgAT and AMD; more specifically, its potential impact on choroidal neovascularization (CNV) using in vivo and in vitro approaches. We demonstrated that the genetic deletion in BgAT of PRD1-BF1-RIZ1 homologous domain containing 16 (PRDM16), a gene involved in thermogenesis, leads to a reduction of CNV, and that the reintroduction of BgAT-PRDM16+ via AT transplantation exacerbates the formation of pathological CNV. Treatment of choroid explants with PRDM16+-adipocyte-conditioned medium augmented blood vessel growth. Altogether, the data suggest a potential secretory role for BgAT-PRDM16+ to influence distal CNV formation that could be relevant to AMD (Article #3). The work presented in this thesis establishes the basis of a protocol allowing reproducible results in the study of AT, underlines the importance of ATMs-Nrp1+ in the regulation of BAT homeostasis and explores, for the first time, the involvement of BgAT-PRDM16+ in neovascular AMD. This work sets the basis for the understanding of the molecular mechanisms linking the regulation of thermogenic AT and pathologies characterized by an excess of fat. This work also highlights the importance of assessing the activation of BgAT in patients with AMD.

En dehors de son rôle dans la régulation de la balance hydrosodée, le récepteur minéralocorticoïde (MR) est un facteur de transcription hormono-dépendant qui exerce des effets pro-adipogéniques et anti-thermogéniques in vitro, mais son rôle dans la régulation du métabolisme énergétique in vivo n’a jamais été précisément étudié. Dans ce travail, nous avons montré que les souris surexprimant le MR humain (Tg) ont une résistance à l’obésité induite par le régime hyperlipidique. Ceci s’accompagne d’un défaut de développement de la masse adipeuse comme en témoignent des surfaces adipocytaires plus petites en histomoprhométrie et une diminution de l’expression de gènes impliqués dans l’adipogenèse tels que PPARγ2. Ce défaut d’adipogenèse n’est pas dû à une altération de la capacité intrinsèque des préadipocytes surexprimant le MR, isolés de la fraction stroma vasculaire, mais probablement à une modification de la polarisation macrophagique analysée par la technique du FACS. Ces résultats soulignent un impact immuno-métabolique de la surexpression du MR in vivo. Par ailleurs, dans notre modèle adipocytaire brun, nous démontrons que les corégulateurs du MR ont un profil d’expression différentiel pouvant rendre compte d’une coopération moléculaire au cours de la différenciation adipocytaire des cellules T37i. De plus, nous confirmons in vitro l’effet inhibiteur de l’aldostérone sur l’expression de UCP1 (Uncoupling protein 1). Enfin nous démontrons in vivo que la surexpression du MR dans le tissu adipeux brun des souris Tg induit une diminution de l’induction l’expression de UCP1 par une exposition au froid. L’ensemble de ces résultats apporte une meilleure compréhension du rôle du MR dans la régulation du métabolisme énergétique et devrait ouvrir des nouvelles perspectives thérapeutiques innovantes tels que l’utilisation de modulateurs sélectifs du MR dans le traitement des troubles métaboliques / Besides its role in the regulation of sodium homeostasis, the mineralocorticoid receptor (MR) is a hormone-dependent transcription factor that exerts pro-adipogenic and anti- thermogenic effects in vitro, but its role in vivo in the regulation of energy balance has never been precisely studied. In this study, we show that human MR overexpressing mice (Tg) were resistant to high fat diet-induced obesity. This was associated with a defect of fat mass as evidenced by smaller adipocyte size analyzed by histomorphometric study and a decreased expression of genes involved in adipogenesis such as PPARγ2. This alteration in adipogenesis was not related to a defect of the intrinsic capacity of MR overexpressing preadipocytes to differentiate into adipocytes, but probably to a change in macrophage polarization studied by FACS analysis. These results indicate an immuno-metabolic impact of MR overexpression in vivo. Moreover, in our brown adipocyte model, we demonstrate that MR coregulators have a differential expression profile, consistent with a coordinated and physiologically relevant cooperation occuring during brown adipogenesis. In addition, we confirm in vitro the inhibitory effect of aldosterone on UCP1 expression (Uncoupling protein 1). Finally, we demonstrate in vivo that MR overexpression in brown adipose tissue of Tg mice induced a decrease in the cold-induced UCP1 expression. Taken together, these results provide a better understanding of MR involvement in the regulation of energy metabolism and should open new therapeutic oportunities such as the use of selective MR modulators in the management of metabolic disorders.

Les caractéristiques pharmacocinétiques des insulines analogues ultra-rapides (IAUR) furent établies chez des sujets de poids normal, sains ou diabétiques de type 1, et à partir de petites doses d'insuline (4-12 U). La taille de la dose injectée et le flot sanguin dans le tissu adipeux (FSTA) sont des facteurs très importants qui affectent l'absorption sous-cutanée de l'insuline. Cependant, chez les patients obèses et diabétiques de type 2 (DT2), les doses d'insulines injectées sont beaucoup plus importantes et leur FSTA de base est 50 à 70 % plus faible que chez un sujet sain de poids normal. Ce qui porte à croire que l'absorption de l'insuline est moins efficace chez ces patients. Notre objectif est de déterminer la pharmacocinétique et la pharmacodynamie d'une IAUR chez les patients DT2 obèses. Six sujets témoins sains et de poids normal reçurent 10 U d'IAUR lispro et 7 sujets DT2 obèses 10, 30 et 50 U. Après injection sous-cutanée, nous avons procédé à un clamp euglycémique. La lispro plasmatique fut mesurée par RIA spécifique.Les paramètres de cinétique et de dynamique obtenus chez nos sujets sains confirment ceux publiés précédemment. Nos résultats sont donc pleinement en accord avec la littérature. Lors de l'injection de petites doses (10 U) chez les sujets DT2 obèses, l'absorption de la lispro ne semble pas être altérée par rapport aux témoins : la constante d'absorption (ka), le temps au pic plasmatique de lispro (T[indice inférieur max]) et l'aire totale sous la courbe (AUC[indice inférieur 0-[infini]]) sont semblables à ceux des témoins. Cependant, chez les sujets DT2, l'augmentation de la dose injectée couduit [i.e. conduit] à une réduction de la ka et un retard du T[indice inférieur max]. Dans les paramètres de glucodynamie, des différences très significatives se manifestent entre les 2 groupes, avec une réponse à l'insuline retardée et réduite chez les sujets DT2. Avec l'injection de 10 U, le taux d'infusion maximal de glucose (GIR[indice inférieur max]) est 15 fois plus petit et le temps correspondant (tGIR[indice inférieur max]) a presque doublé. Dans ce même groupe, on note un délai qui augmente avec de la dose injectée : le tGIR[indice inférieur max] a doublé entre les doses de 10 et 50 U et se chiffre à 4 heures pour l'injection de 50 U. Cette étude suggère que dans l'application clinique, la taille des doses injectées doit être considérée et que la synchronisation entre l'injection d'une IAUR et la prise du repas chez les patients DT2 obèses doit être étudiée. Afin d'améliorer l'absorption de l'insuline chez nos sujets obèses et DT2, nous avons testé deux méthodes : ajouter un agent activateur de flot (AVD) à la lispro ou bien augmenter la concentration de l'insuline pour diminuer le volume de la dose injectée. L'ajout d'AVD a mené à des résultats surprenants : l'AUC, le pic plasmatique de lispro (C[indice inférieur max]), le GIR[indice inférieur max] et l'infusion totale de glucose (GI[indice inférieur tot]) ont augmenté de 3 fois. Cependant, la diminution du volume de la dose injectée n'a eût [i.e. eu] aucun effet notoire sur l'absorption de la lispro. D'autres études seront donc faites pour mieux caractériser l'effet de lAVD sur l'absorption sous-cutanée de l'insuline.